2020-2021学年第一节 钠及其化合物第2课时导学案

第2课时　碳酸钠和碳酸氢钠　焰色试验

课程解读

(见学生用书P28)

知识点一　碳酸钠和碳酸氢钠的性质

知识点二　侯氏制碱法

将CO2气体通入氨化的饱和食盐水中，利用NaHCO3的溶解度小于NH4HCO3、NaCl和NH4Cl的原理，析出__NaHCO3__晶体，化学方程式为__CO2＋NH3＋NaCl＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl__。煅烧__NaHCO3__晶体制得__纯碱__，化学方程式为__2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O__。

知识点三　焰色试验

(1)焰色试验：很多金属或它们的化合物在火焰上灼烧时都会使火焰呈现出特征颜色，根据火焰呈现的特征颜色，可以判断试样所含的金属元素，化学上把这样的定性分析操作称为焰色试验。焰色试验属于__物理__变化，根据焰色试验呈现的特征颜色，可以检验__金属元素__的存在，如钠的焰色为__黄色__、钾的焰色为__紫色__(透过蓝色钴玻璃)。

(2)操作步骤：“洗、烧、蘸、烧”

①洗：用__稀盐酸__洗涤铂丝或铁丝(不能用玻璃棒)。

②烧：将洗净的铂丝或铁丝放在酒精灯(或煤气灯)火焰上灼烧至__与原来的火焰颜色相同__时为止。

③蘸：用铂丝蘸取少量待测液或者待测物质。

④烧：置于火焰上灼烧，观察火焰的颜色。

【小结】焰色试验应用中的注意事项

①不是所有的金属都可呈现焰色，金属单质与它的化合物的焰色颜色相同。

②焰色试验是物理过程，是元素的特性。

③观察钾的焰色时，要透过蓝色钴玻璃观察，这样可以滤去黄光，避免其中含钠杂质所产生的黄色光的干扰。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)向饱和Na2CO3溶液中通入CO2，有白色晶体析出。(　√　)

(2)利用澄清石灰水可鉴别Na2CO3溶液与NaHCO3溶液。(　×　)

(3)NaHCO3溶液既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应。(　√　)

(4)在NaHCO3和Na2CO3两种溶液中滴加少量的盐酸，都会产生CO2。(　×　)

(5)用铂丝蘸取待测液在火焰上灼烧，若火焰呈黄色，则表明待测液中肯定不含有K＋。(　×　)

2．下列关于Na2CO3与NaHCO3的性质判断正确的是(　D　)

A．常温下溶解度：Na2CO3<NaHCO3

B．热稳定性：Na2CO3<NaHCO3

C．与同浓度盐酸反应的剧烈程度：Na2CO3>NaHCO3

D．与澄清石灰水反应，均有白色沉淀生成

【解析】在常温下Na2CO3比NaHCO3更容易溶解在水中，所以溶解度：Na2CO3>NaHCO3，A项错误；Na2CO3稳定，受热不分解，而NaHCO3不稳定，受热分解，所以热稳定性：Na2CO3>NaHCO3，B项错误；Na2CO3与盐酸反应分步进行，第一步反应产生NaHCO3和NaCl，无明显现象，而NaHCO3和盐酸混合立即反应产生CO2气体，反应现象明显，所以与同浓度盐酸反应的剧烈程度：Na2CO3<NaHCO3，C项错误；Na2CO3和NaHCO3都能与澄清石灰水反应生成难溶于水的CaCO3，因此均有白色沉淀生成，D项正确。

3．(1)焰色试验表现的是离子的化学性质吗？

(2)焰色试验的载体为什么用铂丝？能用别的材料代替铂丝吗？

(3)如何除去Na2CO3固体中的少量NaHCO3？怎样除去NaHCO3溶液中的少量Na2CO3？请结合化学方程式说明。

答：(1)不是。焰色试验表现的是元素的性质，为物理性质。

(2)因为铂丝灼烧时火焰没有特殊颜色，因此常用铂丝作焰色试验的载体。其他金属，如光洁无锈的铁丝或镍等灼烧时火焰也没有特殊颜色，也可以作焰色试验的载体。

(3)将混合物加热至无气体产生，可除去Na2CO3固体中的少量NaHCO3，反应的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。往NaHCO3溶液中通入CO2，可除去其中少量的Na2CO3，反应的化学方程式为Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3。

(见学生用书P29)

角度1：Na2CO3和NaHCO3的鉴别

1．碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别方法

碳酸钠和碳酸氢钠都能与Ca(OH)2、Ba(OH)2溶液反应产生沉淀，故不能用Ca(OH)2、Ba(OH)2溶液鉴别。

2．互滴法鉴别Na2CO3溶液和稀盐酸

Na2CO3溶液和稀盐酸反应时，滴加顺序不同，反应现象不同。

(1)向Na2CO3溶液中滴加盐酸时，开始时无气泡产生，后产生气泡，原因是首先发生反应：Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3，然后发生反应：NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O。

(2)向盐酸中滴加Na2CO3溶液时，会立即产生大量气泡，该过程中发生的反应为Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O。

纯碱和小苏打是厨房中两种常见的用品，它们都是白色固体。下列区分这两种物质的方法中正确的是(　C　)

A．分别用砂锅加热两种样品，全部分解挥发，没有残留物的是小苏打

B．用洁净铁丝蘸取两种样品在煤气灯火焰上灼烧，火焰颜色发生明显变化的是小苏打

C．在两只小玻璃杯中分别加入少量的两种样品，再加入等体积等浓度的食醋，产生气泡快的是小苏打

D．先将两种样品配成溶液，分别加入等量的石灰水，无白色沉淀生成的是小苏打

【解析】NaHCO3受热分解生成的Na2CO3不再分解或挥发，A项错误；纯碱和小苏打都是钠盐，焰色都呈黄色，B项错误；两者分别和同体积同浓度的食醋反应时，NaHCO3产生气泡快，C项正确；Na2CO3和NaHCO3均能和石灰水反应生成CaCO3沉淀，D项错误。

下列有关Na2CO3和NaHCO3的说法中，正确的是(　D　)

A．Na2CO3和NaHCO3溶于水都会放出热量

B．等质量的两种固体，分别与等浓度的盐酸完全反应，消耗盐酸的体积一样多

C．等质量的两种固体，分别与过量盐酸反应，生成CO2的质量相等

D．取相同浓度的两种溶液，分别滴入酚酞，溶液颜色较深的是Na2CO3溶液

【解析】碳酸钠溶于水放热，碳酸氢钠溶于水吸热，A错误；等质量的两种固体与等浓度的盐酸反应消耗的盐酸体积不同，生成的CO2的质量不相等，B、C错误；相同浓度的两种溶液，碱性较强的是碳酸钠溶液，碳酸钠溶液颜色较深，D正确。

角度2：碳酸钠与碳酸氢钠的相互转化

1．Na2CO3和NaHCO3的相互转化

(1)NaHCO3固体加热可得Na2CO3固体。

(2)Na2CO3溶液中不断通入足量CO2气体可得NaHCO3溶液。

(3)NaHCO3溶液中滴加适量的NaOH溶液可得Na2CO3溶液。

2．除杂

可用于判断碳酸氢钠粉末中混有碳酸钠的实验方法是(　C　)

A．加热时有气体放出

B．滴加盐酸时有气泡放出

C．溶于水后滴加BaCl2稀溶液，有白色沉淀生成

D．溶于水后滴加澄清石灰水，有白色沉淀生成

【解析】溶于水形成溶液，加入BaCl2溶液有白色沉淀生成，可确定混有Na2CO3，因为NaHCO3与BaCl2不反应，C项正确。

有两支试管分别装有Na2CO3溶液和NaHCO3溶液，下列操作或判断正确的是(　C　)

　　【解析】Na2CO3和NaHCO3均与Ca(OH)2反应产生沉淀，故A错误；向Na2CO3溶液中逐滴加入稀盐酸时，先无气体产生，当盐酸加入较多时，可产生气体，而向NaHCO3溶液中加入同浓度稀盐酸时，则立即产生气体，反应较剧烈的是NaHCO3溶液，故B、D错误；Na2CO3与CaCl2反应产生CaCO3沉淀，NaHCO3与CaCl2不反应，故CaCl2溶液可以区分两种溶液，故C正确。

1．下列关于Na2CO3的叙述中，正确的是(　D　)

A．Na2CO3是治疗胃酸过多的一种药剂

B．往碳酸钠稀溶液中加入少量稀盐酸，可观察到有大量气泡产生

C．除去Na2CO3溶液中的Na2SO4，加入适量的Ba(OH)2溶液，过滤

D．Na2CO3在不同反应中既能吸收CO2，又能参加反应放出CO2

【解析】Na2CO3碱性较强，不能用于治疗胃酸过多，NaHCO3是治疗胃酸过多的一种药剂，A项错误；往碳酸钠稀溶液中加入少量稀盐酸生成NaHCO3，看不到明显现象，B项错误；反应生成新的杂质NaOH，且Na2CO3也可与Ba(OH)2反应，C项错误；Na2CO3能与CO2反应而吸收CO2，也能与稀盐酸等反应放出CO2，D项正确。

2．除去NaHCO3溶液中混有的少量Na2CO3可采取的方法是(　A　)

A．通入二氧化碳气体　B．加入氢氧化钡溶液

C．加入澄清石灰水D．加入稀盐酸

【解析】A项，因为CO2能和Na2CO3溶液发生如下反应：Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3，故可用于除去NaHCO3溶液中混有的少量Na2CO3。而B、C、D项中，Ba(OH)2、Ca(OH)2和稀盐酸都能与NaHCO3、Na2CO3反应。

3．ag纯净的碳酸钠和ag碳酸钠与碳酸氢钠的混合物相比，下列描述正确的是(　B　)

A．分别和盐酸反应时，混合物的耗酸量大

B．分别和足量盐酸反应时，混合物放出的CO2多

C．分别配制成等体积溶液，混合物碱性强

D．分别配制成等体积溶液，混合物溶液中Na＋的浓度大

【解析】碳酸钠和碳酸氢钠分别与盐酸反应的离子方程式：CO＋2H＋===CO2↑＋H2O，HCO＋H＋===CO2↑＋H2O，等质量时，纯净的碳酸钠消耗的盐酸多，混合物放出的CO2多，A错误，B正确；碳酸钠与碳酸氢钠相比较，碳酸钠溶液的碱性强于碳酸氢钠，故碳酸钠溶液的碱性比混合物溶液的碱性强，C错误；碳酸钠含Na＋的个数多，则碳酸钠溶液中的Na＋浓度较大，故D错误。

4．为了测定NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物中各组分的含量，某同学设计如下实验：取一定质量的混合物，通过测量反应前后②和③装置质量的变化，测定该混合物中各组分的质量分数。下列说法中不正确的是(　B　)

A．①②和③中应依次盛装碱石灰、无水CaCl2和碱石灰

B．若将装置①换成盛有NaOH溶液的洗气瓶，则测得的NaCl含量偏大

C．硬质玻璃管加热前，应关闭b，打开a，缓缓通入空气，直至a处出来的空气不再使澄清石灰水变浑浊为止

D．实验过程中一直通入空气，停止加热后再停止通入空气

【解析】本实验中需要分别测定反应生成的二氧化碳和水的质量，所以实验前必须将装置中的水蒸气和二氧化碳赶走，避免影响测定结果，装置①用于吸收空气中的二氧化碳和水，可以使用碱石灰，操作方法：关闭b，打开a，缓缓通入空气，直至a处出来的空气不再使澄清石灰水变浑浊为止；装置②吸收Na2CO3·10H2O和NaHCO3分解生成的水蒸气，可以使用无水CaCl2；装置③吸收碳酸氢钠分解生成的二氧化碳，可以用碱石灰，故A、C正确；若将装置①换成盛放NaOH溶液的洗气瓶，则m(H2O)增加，使Na2CO3·10H2O和NaHCO3的含量偏高，NaCl的含量偏低，B不正确；实验过程中一直通入空气，使反应产生的H2O和CO2被②③装置充分吸收，停止加热后再停止通入空气，D正确。

1．下列各组物质与其用途的关系不正确的是(　B　)

A．过氧化钠：供氧剂

B．纯碱：治疗胃酸过多的一种药剂

C．小苏打：发酵粉主要成分

D．氢氧化铁胶体：净水剂

【解析】过氧化钠与二氧化碳和水蒸气反应都能生成氧气，所以常用作供氧剂，A正确；纯碱是Na2CO3，该物质的水溶液碱性强，具有腐蚀性，不能用来治疗胃酸过多，B错误；小苏打为碳酸氢钠，受热分解生成二氧化碳，可用作发酵粉，C正确；氢氧化铁胶体表面积大，吸附力强，能吸附水中的悬浮物使之形成沉淀，从而具有净水作用，可用作净水剂，D正确。

2．五彩缤纷的焰火与化学中“焰色试验”知识相关。下列说法中正确的是(　C　)

A．焰色试验是化学变化

B．用稀硫酸清洗做焰色试验的铂丝

C．K的焰色试验应透过蓝色钴玻璃观察

D．利用焰色试验可区分NaCl与Na2CO3固体

【解析】焰色试验是金属或它们的化合物在灼烧时电子发生跃迁的结果，在这个过程中没有新物质产生，因此发生的是物理变化，A错误；盐酸可以溶解氧化物等杂质，且易挥发，不会残留痕迹，因此用稀盐酸清洗做焰色试验的铂丝而不是用稀硫酸洗涤，B错误；K的焰色需要透过蓝色的钴玻璃观察，可避免钠的焰色对钾的焰色干扰，C正确；焰色试验是元素的性质，NaCl与Na2CO3中都含有钠元素，因此它们的焰色都为黄色，无法利用焰色试验进行区分，D错误。

3．有8gNa2O2、Na2O、Na2CO3、NaOH的混合物与200g溶质质量分数为3.65%的稀盐酸恰好完全反应，蒸干溶液，最终得固体质量为(　C　)

A．8g　　　　　　　B．15.5g

C．11.7gD．无法计算

【解析】Na2O2、Na2O、Na2CO3、NaOH的混合物与稀盐酸恰好完全反应，所得溶液中溶质为NaCl，溶液蒸干所得固体为NaCl，根据氯原子守恒可得：NaCl～HCl，m(HCl)＝200g×3.65%＝7.3g，故m(NaCl)＝＝11.7g；故C正确。

4．为除去括号内的杂质，所选用的试剂或方法不正确的是(　D　)

A．Na2CO3溶液(NaHCO3)，加入适量的NaOH溶液

B．NaHCO3溶液(Na2CO3)，通入过量的CO2气体

C．Na2O2粉末(Na2O)，将混合物在氧气中加热

D．Na2CO3溶液(NaCl)，加入适量AgNO3溶液，过滤

【解析】NaCl＋AgNO3===NaNO3＋AgCl↓，虽除去了NaCl，但又增加了新的杂质NaNO3，并且Na2CO3溶液也能与AgNO3溶液反应。

5．侯德榜是我国著名的工业化学家，也是一位伟大的爱国者，他所发明的制碱法为中国化学工业乃至世界化学工业做出了重要的贡献，被誉为“侯氏制碱法”。请你回答以下问题。

(1)某同学为了验证NaHCO3和Na2CO3的稳定性，设计了如图1所示实验装置(铁架台、夹持仪器、加热装置等已省略)：

你认为在X中应放的物质是__NaHCO3__(填化学式)。

(2)某化学研究性学习小组在老师的指导下，模拟侯德榜制碱原理设计了如图2所示实验装置。

①写出有关仪器的名称：a是__分液漏斗__，b是__圆底烧瓶__。

②实验的操作步骤中，你认为打开旋塞K1、K2的合理顺序应为先打开__K1__，后打开__K2__(填字母)。简述理由：__氨气在水中溶解度很大，先通氨气，有利于二氧化碳的充分吸收，可提高制碱的效率__。

③在盛饱和食盐水的装置中发生反应的离子方程式为__Na＋＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH__；装置中气胆的作用是__平衡装置内外压强，存储剩余气体__。

【解析】(1)X是间接加热固体，应放碳酸氢钠，这样实验时直接加热的碳酸钠不分解，而间接加热的碳酸氢钠发生分解，可知碳酸钠比碳酸氢钠稳定。(2)①a为分液漏斗，b为圆底烧瓶。②侯氏制碱法的原理是先通氨气，再通CO2，所以应先打开K1，再打开K2，原因是氨气溶于水形成碱性溶液，更有利于CO2的溶解，可提高制碱的效率。③饱和食盐水中先通氨气，再通CO2，生成了溶解度更小的碳酸氢钠，化学方程式为NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl，离子方程式为Na＋＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH；装置中气胆的作用是平衡装置内外压强，存储剩余气体。